состав для удаления коррозии и консервации поверхностей металлоконструкций и труб перед их покраской

Формула изобретения

Состав для удаления коррозии и консервации поверхностей металлоконструкций и труб перед их покраской, содержащий фосфорную кислоту, оксид цинка и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит соединения натрия и калия, глицерин и ацетон при следующем соотношении компонентов, г/дм³:

фосфорная кислота (Н ₃РO₄) - 305-355;

оксид цинка (ZnO) - 7-9;

тринатрийфосфат (Nа₃РO₄) - 6-11;

бихромат калия (K₂Сr₂O ₇) - 11-16;

глицерин (С₃Н₅ (ОН)₃) - 25-29;

ацетон (С₃Н ₆О) - 50-60;

остальное - деминерализованная вода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и может быть использовано в различных отраслях промышленности при подготовке металлов под окраску.

При эксплуатации оборудования и металлоконструкций с покрытием без конверсионного подслоя в жестких климатических условиях через поры эмали к подложке будут поступать влага, кислород, кислотные загрязнения. В результате их контакта с металлической поверхностью на ней развиваются коррозионные процессы, приводящие к вспучиванию покрытия. Подготовка поверхности с использованием специальных химических средств создает инертный к коррозии конверсионный слой, препятствующий распространению подпленочной коррозии. Этот слой является связующим звеном между металлической поверхностью и лакокрасочным покрытием. За счет мелкокристаллической структуры конверсионный слой улучшает адгезию покрытия к металлу.

Известен способ получения фосфатного покрытия, который включает обработку металлической поверхности раствором, содержащим ионы цинка, никеля, фосфата и нитрата, который корректируют по мере необходимости раствором, содержащим, мас.%: Zn - 12,0-14,0, P₂O₅ - 14,4-18,0, NО₃ - 11,1-13,7, SO₄ - 3,0-4,0, Ni - 0,08-0,1, ClO₃ - 0,1-0,3, вода - остальное. Корректирующий раствор добавляют к исходному в количестве 4-5 г/дм³.

Перед фосфатированием стальное изделие обезжиривают химическим путем, удаляют окалину и ржавчину травлением в 15%-ном растворе серной кислоты. Затем промывают, обрабатывают фосфатирующим раствором при 65-70°С в течение 10-15 минут. После обработки изделие промывают в воде и сушат (см. патент РФ RU 2070617 от 20.12.1996; МПК: С23С 22/07).

Недостатком данного способа является высокая температура фосфатирования (65-70°С), необходимость промывки обработанного изделия для удаления остатков кислот и наличие в составе раствора никеля, присутствие которого нежелательно с точки зрения гигиены рабочих мест и защиты окружающей среды.

Известено также изобретение «Состав для фосфатирования металлических поверхностей». Изобретение относится к средствам противокоррозионной защиты и является составом «холодного» фосфатирования. Состав предназначен для химической подготовки металлических поверхностей перед нанесением лакокрасочных и других покрытий.

Состав изготовлен в виде концентрированного водного раствора и содержит, г/л: фосфорную кислоту (плотностью 1,7) 210 240, оксид цинка 45 60, нитрат натрия 8 12, триоксид хрома 1,2 2,4 (см. патент RU 2241069 от 27.11.2004; МПК⁷ : С23С 22/33).

Признаком, совпадающим с заявляемым раствором, является наличие в обрабатывающем составе фосфорной кислоты и оксида цинка.

Недостатком в использовании данного состава для фосфатирования является необходимость применения дополнительных технологических операций: промывка водой, пескоструйная обработка, механическая очистка поверхности, многократное нанесение состава.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение температуры фосфатирования, исключение операции промывки и разработка рецептуры состава для удаления коррозии и консервации поверхностей металлоконструкций и труб перед их покраской без вредных компонентов.

Технический результат достигается получением мелкокристаллического фосфатного покрытия с высокой коррозионной стойкостью и хорошей адгезией при температуре выше +10°С, обеспечивающей удаление коррозии и консервацию поверхностей металлоконструкций и труб перед их покраской.

При этом для удаления коррозии и консервации поверхностей металлоконструкций и труб перед их покраской применяют следующий состав (в г/дм ³):

оксид цинка (ZnO) - 7-9;

фосфорная кислота (Н₃РO₄) - 305-355;

тринатрийфосфат (Na₃PO₄) -6-11;

бихромат калия (K₂Сr₂О ₇) - 11-16;

глицерин (С₃Н ₅(ОН)₃) - 25-29;

ацетон (С ₃Н₆О) - 50-60;

остальное - деминерализованная вода.

Раствор под давлением распыляют на поверхности изделия и осушают на воздухе в течение 3-4 часов.

В предлагаемом составе для удаления коррозии и консервации окись цинка является основной составляющей фосфатной пленки, фосфорная кислота преобразует ржавчину в фосфаты железа и удаляет коррозию, тринатрийфосфат и ацетон служат для обезжиривания стальной поверхности, бихромат калия выступает как активатор процесса фосфатирования и ингибитор коррозии, глицерин предохраняет поверхность от избытка кислоты.

Рассматриваемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна», так как ни в одном патентом документе и непатентном источнике не встретилось сочетание заявленного состава компонентов и их соотношений.

Заявляемый способ обладает изобретательским уровнем, так как не вытекает очевидным образом из существующего уровня техники. Решения в заявляемой композиции позволили получить новые положительные эффекты. Например, стало возможным проводить фосфатирование при достаточно низких температурах без предварительной обработки.

Предложенный состав позволяет получить фосфатное покрытие с высокой коррозионной стойкостью и хорошей адгезией при низкой температуре, низкой себестоимости состава, простоте нанесения.

Поверхностная плотность получаемого фосфатного покрытия составляет от 1,0 до 5 г/м^3.

Выбранное соотношение компонентов позволяет получить светло-серое мелкокристаллическое покрытие, имеющее адгезию в 1 балл, высокую коррозионную стойкость фосфатного покрытия в комплексе с лакокрасочным покрытием. Более предпочтителен метод распыления, при котором на изделие подается химический раствор под давлением. Он более эффективен, так как к физико-химическому воздействию на обрабатываемую поверхность добавляется механическое воздействие, и обладает большей производительностью. После осушки на воздухе в течение 3-4 часов и образования темно-серой пленки поверхность должна быть окрашена. Практическим путем установлен расход раствора, который составляет 100-110 г/м².

Примеры практического использования раствора.

Пример 1.

Образцы стали 0,8 ПС обрабатывались раствором следующего состава: 7 г/дм³ ZnO, 305 г/дм ³ Н₃РO₄, 6 г/дм³ Nа ₃РО₄, 11 г/дм³ K₂Cr ₂O₇, 25 г/дм³ С₃Н ₅(ОН)₃, 50 г/дм³ С₃Н ₆О. Рабочий раствор готовился с применением деминерализованной воды.

Температура +13°С, время выдержки - 4 часа.

В результате получено светло-серое мелкокристаллическое покрытие, имеющее поверхностную плотность 1,5 г/м² , адгезию 1 балл, коррозионную стойкость 450 ч.

Пример 2.

Образцы стали 0,8 ПС обрабатывались раствором следующего состава: 9 г/дм³ ZnO, 355 г/дм ³ Н₃РO₄, 11 г/дм³ Na ₃PO₄, 16 г/дм³ K₂Cr ₂О₇, 29 г/дм³ С₃Н ₅(ОН)₃, 60 г/дм³ С₃Н ₆О. Рабочий раствор готовился с применением деминерализованной воды.

Температура +16°С, время выдержки - 3 часа.

В результате получено светло-серое мелкокристаллическое покрытие, имеющее поверхностную плотность 4,5 г/м² , адгезию 1 балл, коррозионную стойкость 470 ч.

Таким образом, как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет получить фосфатное покрытие с высокой коррозионной стойкостью и хорошей адгезией, низкой себестоимостью состава при простоте нанесения раствора.

Предложенная технология антикоррозионной защиты позволяет не только удалять коррозию со стальных поверхностей, но и защищать их фосфатной пленкой в течение длительного времени. Фосфатное покрытие является связующим звеном между металлической поверхностью и эмалью, за счет мелкокристаллической структуры улучшает адгезию лакокрасочного покрытия к металлу. Несмотря на способность удалять коррозию, состав предназначен главным образом для консервации металлических поверхностей и продления срока службы лакокрасочных покрытий. Эта способность весьма полезна в тех случаях, когда нет возможности окрасить металл сразу после удаления коррозии.

Кроме того, предложенная технология не требует больших расходов. Разница затрат на окраску 1 м² стальной поверхности с конверсионным слоем и без него составляет 75%. Стоимость обработки не является определяющим фактором, так как экономия, достигнутая путем снижения качества обработки, может дать убытки из-за снижения срока службы покрытия.